Page 254 - 《高原气象》2023年第1期
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高 原 气 象 42 卷
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表2 2017 -2020年青岛市PM 质量浓度与各气象要素的Pearson 相关性系数
2.5
Table 2 Pearson correlation coefficient between PM mass concentration and
2.5
meteorological elements in Qingdao from 2017 to 2020
相对湿度 风速
项目 气温 气压 日降水量
>80% 40%~80% <40% ≤2. 5 m·s -1 2. 5~3 m·s -1 >3 m·s -1
与PM 的相关系数 -0. 422 ** 0. 319 ** -0. 156 ** 0. 107 ** 0. 037 -0. 212 ** -0. 106 * -0. 094 ** -0. 054
2. 5
*和**分别表示在0. 05和0. 01级别（双尾）相关性显著
一方面造成 PM 颗粒物一定程度的沉降， 从而减 厚度与 PM 质量浓度呈显著正相关（尹承美等，
2. 5
2. 5
小了PM 的浓度。 2019b； 苟玉清和许东蓓， 2018）， 而本研究中青岛
2. 5
4. 3. 2 逆温层特征与PM 质量浓度的相关性 的逆温层厚度与 PM 质量浓度相关性不明显， 这
2. 5
2. 5
逆温的存在使得大气趋于稳定， 垂直运动受 可能与不同区域的不同气候背景以及污染物的排
限， 导致污染物不易扩散。尤其是冬季长时间的贴 放分布等因素有关。
地逆温， 更容易导致污染物的累积， 造成严重的空 4. 4 PM 输送路径及潜在源区分析
2. 5
气污染（Hooijdonk et al， 2017； 夏敏洁等， 2017）。 基于 HYSPLIT 和 TrajStat的后向轨迹计算和聚
相关研究表明， 逆温层厚度、 高度、 强度等与实际 类分析， 研究了青岛地区 PM 大气颗粒物的输送
2. 5
污染物浓度密切相关（Largeron and Staquet， 2016； 特征。利用 PSCF 和 CWT 对其污染源区进行了分
Wallace and Kanaroglou， 2009）。选取 2017 -2020 析。模式的详细介绍已在本文第 3部分的研究方法
年青岛市气象局每日 08:00和 20:00的探空资料， 对 中给出。
低空逆温的特征参数与 PM 质量浓度相关性进行 4. 4. 1 后向轨迹聚类分析
2. 5
了分析。本文参照 Kahl（2010）的方法确定逆温层， 图 5和表 4分别给出了 2017年 1月至 2020年 12
计算中忽略了出现在两组数据之间不明显的扰动 月青岛市四季的后向气流轨迹聚类分布特征和各
逆温， 而只保留持续一定厚度的逆温层。当出现多 轨迹的PM 质量浓度的分布情况。
2. 5
春季后向气流轨迹被聚类为 5 类， 来自偏北和
层逆温时， 本文只计算了最底层的逆温， 且只考虑
了逆温层底高度低于 2 km 的大气边界层内部的 西北两个方向。其中西北方向的气流占主导， 达
70. 27%， 为影响青岛市春季 PM 质量浓度的主要
情况。 2. 5
传输来向。5 类聚类轨迹中 PM 污染轨迹质量浓
将青岛市 2017 -2020 年的低空逆温的起始高 2. 5
度达 99. 1 μg·m 。西北方向的轨迹 1起源于内蒙古
-3
度、 厚度及强度与 PM 质量浓度进行了相关性分
2. 5
析（表3）。PM 质量浓度与逆温层起始高度呈负相 自治区南部、 河北中南、 鲁中等地， 占比为36. 29%，
2. 5
关， 逆温层高度越低， 湍流发展缓慢， 大气扩散能 其污染轨迹占比也最高， 达 72. 47%， PM 质量浓
2. 5
度也较高。该方向的聚类轨迹最短， 风速低， 且途
力减弱， 不利于污染物的扩散， PM 质量浓度维持
2. 5
在较高的水平； PM 质量浓度与逆温层强度呈正 经河北、 鲁中等污染较严重的地区， 有利于污染物
2. 5
相关， 逆温层强度的增大， 阻碍了污染物的垂直输 的累积； 另一支来自西北方向的轨迹 2 起源于蒙古
国中东部、 中国内蒙古自治区中部、 京津冀、 鲁中
送， 压缩了污染物的垂直分布（周述学等， 2020），
北等地， 气流占比为 28. 28%， 污染轨迹气流占比
导致 PM 质量浓度的升高。有研究指出， 逆温层
2. 5
为 16. 83%， 该轨迹虽然传输距离较远， 风速大， 但
表3 2017 -2020年青岛市逆温层参数与PM 质量 因春季起源于蒙古国的沙尘天气较多， 沙尘的远距
2.5
浓度相关性 离输送导致来自该方向的污染轨迹 PM 质量浓度
2. 5
Table 3 Correlation between parameters of altitude
较高； 另一路来自蒙古国方向的气流轨迹 4， 虽然
inversion layer and PM mass concentration in 占比最低， 同样由于春季沙尘的远距离输送， 来自
2.5
Qingdao from 2017 to 2020
该方向气流的污染轨迹 PM 质量浓度达到最高；
2. 5
相关系数
而来自偏北方向的轨迹 5 和 3 气流途径海洋方向，
北京时 PM 2. 5 与逆温层 PM 2. 5 与逆温层 PM 2. 5 与逆温层 气团较为洁净， 其对应的PM 质量浓度相对较低。
2. 5
起始高度 厚度 强度
夏季后向气流轨迹被聚类为来自偏北及东南方
08:00 -0. 15 -0. 08 0. 10 向的 4 类， PM 污染轨迹质量浓度为 85. 5 μg·m ，
-3
2. 5
20:00 -0. 11 -0. 02 0. 08 为四季中的最低值。4 类轨迹均途径海洋， 其中轨
